高爐基礎(chǔ)施工中的大體積混凝土溫度裂縫控制

焦續(xù)華 李 霞

目前大體積混凝土越來越多,但是因內(nèi)外溫差較大而產(chǎn)生溫度裂縫問題還未完全解決。寧波建龍2 500 m3高爐基礎(chǔ)為大體積混凝土,根據(jù)工程特點(diǎn),運(yùn)用溫度控制理論,研究?jī)?nèi)外溫差產(chǎn)生的原因,提出了施工防治措施,效果較好。

1 工程概況

本工程為寧波建龍1號(hào)2 500 m3高爐基礎(chǔ)工程,本工程位于北侖港區(qū)?；A(chǔ)底部尺寸32 m×27.6 m,高6 m,底標(biāo)高-4.175 m,頂標(biāo)高1.825 m。高爐基礎(chǔ)為鋼筋混凝土基礎(chǔ),混凝土等級(jí)C30。按地震烈度6度設(shè)防,結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防為丙類,施工時(shí)間正值高溫季節(jié)。

2 工程特點(diǎn)

本工程符合有關(guān)規(guī)定:“結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸在0.8 m厚以上、水化熱引起混凝土內(nèi)的最高溫度與外界氣溫之差預(yù)計(jì)超過25℃的混凝土,稱為大體積混凝土”,屬于大體積混凝土,為整個(gè)工程建設(shè)的重點(diǎn),高爐基礎(chǔ)混凝土施工由于地基處理無法按施工方案預(yù)定工期進(jìn)行,澆筑時(shí)正值7月高溫季節(jié),對(duì)混凝土入模溫度及水化熱釋放降溫都有很大影響。

3 高爐基礎(chǔ)施工中的溫度控制

該工程高爐基礎(chǔ)混凝土的施工在7月中旬,日平均溫度在25℃左右,混凝土最高溫度的峰值一般出現(xiàn)在混凝土澆筑后的第三天,對(duì)混凝土澆筑后的內(nèi)部最高溫度與氣溫溫差要控制在25℃內(nèi),以免因溫差和混凝土的收縮產(chǎn)生裂縫。我們對(duì)混凝土質(zhì)量控制指標(biāo)提出如下要求:1)采用水化熱低的礦渣水泥;2)摻入適量的Ⅰ級(jí)粉煤灰;3)混凝土在滿足泵送要求的坍落度的前提下,最大限度控制水灰比;4)為了提高泵送能力考慮加入HF泵送劑;5)摻UEA微膨脹劑,補(bǔ)償混凝土的收縮。但由于水泥是甲方提供采用散裝硅酸鹽水泥,因此,不能滿足以上1)條要求。這樣對(duì)解決混凝土早期溫度應(yīng)力和后期收縮應(yīng)力問題并控制混凝土裂縫的產(chǎn)生提出了更高的技術(shù)要求。對(duì)此采取了以下混凝土裂縫控制措施。

3.1 配合比設(shè)計(jì)

原材料:1)水泥:采用安徽海螺牌42.5普通硅酸鹽水泥;2)石子:采用浙江寧波產(chǎn)碎石5 mm～31.5 mm連續(xù)級(jí)配碎石,含泥量小于0.5%;3)砂:采用浙江中粗寧波產(chǎn)淡化海砂,Mx=2.45～2.55,含泥量小于1%,氯離子含量的百分比計(jì)不超過0.06%;4)水:飲用水;5)粉煤灰:采用寧波北侖電廠Ⅰ級(jí)粉煤灰;6)外加劑:采用南京華迪合成材料廠HF泵送劑和UEA膨脹劑。

配合比:混凝土的配合比及其性能見表1(參考值)。

表1 混凝土配合比及其性能

3.2 混凝土澆筑工藝

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)兩臺(tái)拖式泵,采用泵管和溜槽相結(jié)合的方式布料?；炷敛捎秒A梯式分層或斜面分層澆搗,分層厚度為400 mm～500 mm,每一層每一泵管由中間到兩邊呈S形路線澆筑并使混凝土表面形成一定的坡度,每層的澆筑長(zhǎng)度控制在5 m左右,混凝土泌水由模板邊緣自然排出。

每個(gè)澆灌帶前后布置4臺(tái)～5臺(tái)插入式振動(dòng)器,呈行列式全面振搗,使用插入式振搗器應(yīng)快插慢拔,插點(diǎn)要均勻排列,逐點(diǎn)移動(dòng)順序進(jìn)行,不得遺漏,做到均勻振實(shí)。嚴(yán)格控制振搗時(shí)間、振動(dòng)點(diǎn)間距和插入深度。

每次灌注必須按規(guī)范留足強(qiáng)度試件。

混凝土在澆筑振搗過程中產(chǎn)生的大量泌水,采用足夠數(shù)量的潛水泵或泥漿泵,及時(shí)排除并及時(shí)清除鋼筋表面的堿和混凝土。

3.3 加強(qiáng)溫控措施

為了保證混凝土質(zhì)量,在基礎(chǔ)中間部位處增加兩層冷卻水管,進(jìn)行混凝土內(nèi)部降溫,其他養(yǎng)護(hù)、保溫措施正常進(jìn)行。本水管設(shè)置根據(jù)以前工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及查閱資料設(shè)置。

水管選用φ48鋼管,壁厚為3.5 mm,平面設(shè)置成 S形,上下兩平面由豎向直管連接,此兩層管放置在鋼筋支架上,如需要增加支架,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定。首層水管標(biāo)高為-1.825 m,第二層水管標(biāo)高為-0.175 m,每層水管邊距基礎(chǔ)邊約為1 500 mm,管與管間距為1 m,1.5 m。

進(jìn)水管同樣選用φ48鋼管與熱風(fēng)爐處水管相接,長(zhǎng)度為60 m,在基礎(chǔ)附近設(shè)球閥并設(shè)增壓泵一臺(tái),以及流量計(jì)一臺(tái)。

冷卻水管安裝時(shí),要以鋼筋骨架和支撐桁架固定牢靠,以防混凝土灌注時(shí)水管變形及脫落而發(fā)生堵水和漏水,并做通水試驗(yàn)。

每層循環(huán)水管被混凝土覆蓋并振搗完畢,即可在該層水管內(nèi)通水。循環(huán)冷卻水的流量可控制在1.2 m3/h～1.5 m3/h,使進(jìn)、出水的溫差不大于6℃。循環(huán)冷卻管排出的水在混凝土灌注未完之前,應(yīng)立即排除圍堰外,不得排至混凝土頂面。冷卻水管使用完畢,需壓注水泥漿封閉。

3.4 養(yǎng)護(hù)措施

根據(jù)水泥水化熱及當(dāng)時(shí)氣候作出養(yǎng)護(hù)措施準(zhǔn)備,依據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果調(diào)整養(yǎng)護(hù)措施?；炷翝仓戤吅?混凝土表面即用塑料布覆蓋,上覆草簾其厚度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及實(shí)測(cè)結(jié)果確定。內(nèi)表溫差趨近于25℃時(shí),增加草簾覆蓋厚度,當(dāng)混凝土內(nèi)表溫差小于25℃時(shí),逐漸減少草簾覆蓋厚度,控制降溫速率小于1℃/d～1.5℃/d,當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差小于20℃,且相對(duì)穩(wěn)定時(shí)即可停止監(jiān)控,轉(zhuǎn)入正常養(yǎng)護(hù),并及時(shí)驗(yàn)收回填。

3.5 混凝土測(cè)溫

采用專用半導(dǎo)體溫度傳感器,預(yù)埋于混凝土結(jié)構(gòu)中,該傳感器體積小、強(qiáng)度高、反應(yīng)靈敏可靠,安裝時(shí)選擇有代表性截面,分別預(yù)埋于結(jié)構(gòu)表面、中心等不同位置,其水平間距5 m,垂直距離1.5 m。數(shù)據(jù)采集采用GZ-60自動(dòng)巡回測(cè)溫儀集中監(jiān)控,專人記錄,每班3人,每天3班。測(cè)溫時(shí)間:升溫階段4h,降溫階段6 h,保溫層增減應(yīng)根據(jù)測(cè)溫結(jié)果確定。檢測(cè)人員應(yīng)隨時(shí)將記錄結(jié)果上報(bào)技術(shù)組分析處理,當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)及時(shí)上報(bào)處理,記錄人應(yīng)確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

中間斷面點(diǎn)實(shí)測(cè)結(jié)果見表2(此點(diǎn)記錄為任意摘取其他測(cè)點(diǎn)混凝土表面和內(nèi)部溫差均未超過25℃)。

從表2中可以看出,實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明內(nèi)外溫差沒有超過極限值25℃,可見采取的措施得當(dāng),可以作為以后制定溫控措施的依據(jù)。

表2 中間斷面點(diǎn)實(shí)測(cè)結(jié)果

4 結(jié)語

大體積混凝土施工的關(guān)鍵是防止混凝土開裂,可以通過控制大體積混凝土水泥用量,選用低水化熱水泥,摻加合適的外加劑,優(yōu)化混凝土配合比,完善澆筑工藝,以及加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)工作和溫度檢測(cè)工作等來完成。本工程由于運(yùn)用了裂縫溫度控制理論,找到影響裂縫的主要原因,采取了有效措施,本工程高爐基礎(chǔ)大體積混凝土施工完畢后,經(jīng)質(zhì)檢部門驗(yàn)收,未出現(xiàn)裂縫,施工質(zhì)量?jī)?yōu)良。

[1] 葉琳昌,沈 義.大體積混凝土施工[M].北京:中國(guó)建筑出版社,1987.

[2] 徐仁祥.建筑施工手冊(cè)(第 4冊(cè))[M].第3版.北京:中國(guó)建筑出版社,1997.